[发明专利]一种基于电化学沉积的金属微构件拾取方法

说明书

一种基于电化学沉积的金属微构件拾取方法，涉及一种金属微构件拾取方法。目的是解决现有的金属微构件拾取困难且易损伤的问题，拾取方法：根据拾取对象的受力条件计算能够成功拾取所需的移液管的最小管嘴半径，选取移液管；计算稳态电流，计算沉积高度和沉积时间，接通电源进行拾取。本发明金属微构件拾取时采用的移液管体积小，能够拾取多种类型的金属微构件和应用在制造复杂微机电系统中，拾取时不损伤金属微构件。本发明适用于金属微构件的拾取。

技术领域

本发明涉及一种金属微构件拾取方法。

背景技术

金属微构件是指微米尺度的构件，较常见的是线状的金属微构件，如微铜线。对金属微构件进行组装时一般需要利用工具进行拾取，要求拾取后微构件能够随着工具发生翻转、移动或对准等操作，并且要求操作过程中微构件不掉落或损伤。

而现有的拾取方法是使用机械式操作工具如微型镊子等对操作对象进行夹持来实现移动，但是微构件体积小，机械式操作工具体积较大，在翻转、移动或对准等操作过程中容易对微构件产生不可逆的损伤，并且易发生微构件的掉落。因此，现有的机械式操作工具仅能实现微构件的转移，而无法实现微构件的翻转等复杂操作。

发明内容

本发明为了解决现有的金属微构件拾取时易发生损伤或掉了的问题，提出一种基于电化学沉积的金属微构件拾取方法。

本发明基于电化学沉积的金属微构件拾取方法按照以下步骤进行：

步骤一：根据微构件的受力条件计算能够成功拾取所需的移液管的最小管嘴半径r_Nozzle；

所述金属微构件的受力条件满足公式(1)：

F_VDW+G＝σ_e*S_Nozzle (1)

公式(1)中，F_VDW为单位长度的金属微构件和基底之间产生的范德华力，单位为N；G为金属微构件的重力，单位为N；σ_e为金属微构件的抗拉强度，单位为MPa；S_Nozzle为移液管管嘴的横截面积，单位为mm²；当时忽略重力；

步骤二：取管嘴半径为r_Nozzle的移液管；所述移液管管嘴与移液管主体之间设置有直管段，直管段的半径大于移液管管嘴半径，直管段的半径为r，移液管管嘴长度为L；

步骤三：计算稳态电流i；

所述稳态电流i的表达式为：

公式(5)中，Z是金属微构件对应的金属离子充电数，Z＝2；F是法拉第常数，F＝96485.3383C/mol；D是离子的扩散系数，单位为m²/s，D＝2×10^-10m²/s；L是管嘴长度，单位为m；c是电解液的浓度，单位为mol/m³；d为管嘴直径，单位为m；

步骤四：计算沉积金属高度L_z；沉积金属高度L_z为移液管管嘴内沉积金属的高度和移液管管嘴上方直管段内沉积金属的最小高度的总和；所述沉积金属高度L_z的表达式为：

L_z＝L+h (6)

公式(6)中，L是移液管管嘴的长度，即移液管管嘴内沉积金属的高度，单位为m；h是移液管管嘴上方直管段内沉积金属的最小高度，单位为m；

步骤五：、计算沉积金属的生长速率v；

所述沉积金属的生长速率v的表达式为：